JP5362845B2 - アップリンク受信機のための低複雑性チャネル推定 - Google Patents
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Description
本出願は、2008年11月13日出願の仮特許出願第61/114,346号、2008年12月15日出願の仮特許出願第61/122,553号、および2009年2月11日出願の仮特許出願第61/151,644号に関係し、35U.S.C.§119(e)の下でこのより早い出願の優先権が主張される。本仮特許出願はまた、参照によりこの特許出願に組み込まれている。
・ RHH=E[HH*]は周波数領域チャネル相関行列であり、Hは周波数領域チャネル応答であり、*は共役転置を示し、
・ Xは、既知のパイロットまたは既知の基準シンボル(RS)シーケンスを含むベクトルであり、
・
・
差(RC−MMSE)チャネル推定による使用のためのeNodeB受信機における不可
欠な処理ステップであることに留意されたい。本発明(低複雑性MMSEチャネル推定)
の技術の性能は、推定されたSNRに対して何らかの敏感性を有する。復調SER対実際
のSNRは、+/−3dBの範囲内のSNR推定誤差に関して測定されてきた。SNRの過大推定は、わずかにより良い性能を生じさせることになるが、一方、SNRの過小推定
は、より悪い性能を生じさせることになることに留意されたい。性能低下を限定するため
に、SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定されることが望ましい。本発明
の第3の態様として、RS信号に基づくデータ・チャネル補間の適応方法が本発明におい
て提案される。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
送信機および受信機を有する無線通信システムにおいてアップリンク受信機チャネルを
推定するための方法であって、
前記無線システム上に送信機およびアップリンク受信機を提供するステップを含み、前
記アップリンク受信機チャネルが、前記アップリンク受信機のための前記チャネルを推定
するために、
の低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)式を使用して計算され、
前記低複雑性最小平均二乗誤差式は、システム性能に関して複数の仮定を行い、式計算
の複雑性を低減するために前記最小平均二乗誤差式における因数を置き換え、その結果、
処理時間が低減され、システム・オーバヘッド使用量が低減されることになる、
方法。
(項目2)
1つの置き換えられた因数が、前記最小平均二乗誤差式における項(XX * ) −1 をそ
の期待値E{(XX * ) −1 }で置き換える、項目1に記載の方法。
(項目3)
システム性能に関する1つの仮定が、信号コンステレーションがRSシンボルにおける
すべての副搬送波上で同じであり、すべてのコンステレーション・ポイント上で等しい確
率を有し、E{(XX * ) −1 }=E{|1/Xk| 2 }Iであることであり、ここでI
は単位行列である、項目1に記載の方法。
(項目4)
システム性能に関する1つの仮定が、平均SNR=E{|Xk| 2 }/σ N 2 、および
項β=E{|Xk| 2 }/E{|1/Xk| 2 }、項σ N 2 (XX * ) −1 =(β/SN
R)Iを定義することであり、ここでβは、信号コンステレーションのみに依存する定数
である、項目1に記載の方法。
(項目5)
システム性能に関する1つの仮定が、下記、すなわちQPSKコンステレーションのた
めには、β=1、16QAMコンステレーションのためには、β=0.5294、64−
QAM送信のためには、β=0.3724、のうちの1つを定義することである、項目
1に記載の方法。
(項目6)
システム性能に関する1つの仮定が、R HH 行列が副搬送波間隔、およびLTEアップ
リンク送信のためのチャネルのr.m.s遅延スプレッドのみに依存すると仮定すること
である、項目1に記載の方法。
(項目7)
システム性能に関する1つの仮定が、たとえシーケンス・ホッピングおよびグループ・
ホッピングがイネーブルにされても、別のSNR推定値が受信されるまで、同じ行列がい
くつかのサブフレームのために使用されることが可能であると仮定することである、請求
項1に記載の方法。
(項目8)
前記式における1つの低減された因数が、LTEアップリンクRSパターンのチャネル
自己相関の生成時の簡単さを利用することにより得られる、項目1に記載の方法。
(項目9)
システム性能に関する1つの仮定が、(チャネル電力プロファイルのための広く受け入
れられている業界標準である)指数減衰電力遅延プロファイルを仮定することである、請
求項1に記載の方法。
(項目10)
1つの置き換えられた因数が前記LTEアップリンクRSパターンのために前記RSパ
ターン間の時間相関関数を1にセットし、このことはすべての基準シンボルが同じOFD
Mシンボルにあるという事実と相関関係がある、項目1に記載の方法。
(項目11)
システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定値の正確さがr.m.s遅延スプレ
ッド値にあまり敏感でないことをシミュレーションが示すので、R HH の生成時の前記r
.m.s遅延スプレッドのために2マイクロ秒の値を仮定することである、項目1に記
載の方法。
(項目12)
システム性能に関する1つの仮定が、スロット(0.5ミリ秒の継続時間)ごとに、
を推定することであり、yはRSシンボルの受信されたベクトルであり、XはUL RS
シンボルにおける既知の送信されたCAZACシーケンスのベクトルである、項目1に
記載の方法。
(項目13)
システム性能に関する1つの仮定が、ユーザ機器が連続して送信している場合は、前の
スロット/サブフレームからSNR推定値を得ることである、項目1に記載の方法。
(項目14)
システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定性能がSNR推定誤差に対して強靭
であることをシミュレーションが示すので、断続的送信の場合は、チャネル推定値
を使用してSNR推定値を得ることである、項目1に記載の方法。
(項目15)
システム性能に関する1つの仮定が、βの既知の値(QPSKのためには1、16−Q
AMのためには0.5294、64−QAMのためには0.3724)、SNR推定値、
およびR HH を使用することである、項目1に記載の方法。
(項目16)
線形補間、および基準信号の最小平均二乗誤差推定値を使用してデータ・チャネル推定
値を生成するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目17)
SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定される、項目1に記載の方法。
(項目18)
適応ステップ、最大ドップラー・スプレッドの推定値、および基準信号チャネルを使用
してデータ・チャネルを補間するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目19)
無線通信システムにおいてアップリンク受信機チャネルを推定する送信システムであっ
て、
前記無線システム上の送信機およびアップリンク受信機を備え、前記アップリンク受信
機チャネル推定値が、前記アップリンク受信機のための前記チャネルを推定するために、
の低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)式を使用して計算され、
前記低複雑性最小平均二乗誤差式が、システム性能に関する複数の仮定を行い、式計算
の複雑性を低減するために前記最小平均二乗誤差式における因数を置き換え、その結果、
処理時間が低減され、システム・オーバヘッド使用量が低減されることになる、
システム。
(項目20)
1つの置き換えられた因数が、前記最小平均二乗誤差式における項(XX * ) −1 をそ
の期待値E{(XX * ) −1 }で置き換える、項目19に記載のシステム。
(項目21)
システム性能に関する1つの仮定が、信号コンステレーションがRSシンボルにおける
すべての副搬送波上で同じであり、すべてのコンステレーション・ポイント上で等しい確
率を有し、E{(XX * ) −1 }=E{|1/Xk| 2 }Iであることであり、ここでI
は単位行列である、項目19に記載のシステム。
(項目22)
システム性能に関する1つの仮定が、平均SNR=E{|Xk| 2 }/σ N 2 および項
β=E{|Xk| 2 }/E{|Xk| 2 }、項σ N 2 (XX * ) −1 =(β/SNR)I
を定義することであり、ここでβは、信号コンステレーションのみに依存する定数である
、項目19に記載のシステム。
(項目23)
システム性能に関する1つの仮定が、下記、すなわちQPSKコンステレーションのた
めにはβ=1、16QAMコンステレーションのためにはβ=0.5294、および64
−QAM送信のためにはβ=0.3724のうちの1つを定義することである、項目1
9に記載のシステム。
(項目24)
システム性能に関する1つの仮定が、R HH 行列が副搬送波間隔、およびLTEアップ
リンク送信のためのチャネルのr.m.s遅延スプレッドのみに依存すると仮定すること
である、項目19に記載のシステム。
(項目25)
システム性能に関する1つの仮定が、たとえシーケンス・ホッピングおよびグループ・
ホッピングがイネーブルにされても、別のSNR推定値が受信されるまで、同じ行列がい
くつかのサブフレームのために使用されることが可能であると仮定することである、請求
項19に記載のシステム。
(項目26)
前記式における1つの低減された因数が、LTEアップリンクRSパターンのチャネル
自己相関の生成時の簡単さを利用することにより得られる、項目19に記載のシステム
。
(項目27)
システム性能に関する1つの仮定が、(チャネル電力プロファイルのための広く受け入
れられている業界標準である)指数減衰電力遅延プロファイルを仮定することである、請
求項19に記載のシステム。
(項目28)
1つの置き換えられた因数が前記LTEアップリンクRSパターンのために前記RSパ
ターン間の時間相関関数を1にセットし、このことはすべての基準シンボルが同じOFD
Mシンボルにあるという事実と相関関係がある、項目19に記載のシステム。
(項目29)
システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定値の正確さがr.m.s遅延スプレ
ッド値にあまり敏感でないことをシミュレーションが示すので、R HH の生成時の前記r
.m.s遅延スプレッドのために2マイクロ秒の値を仮定することである、項目19に
記載のシステム。
(項目30)
システム性能に関する1つの仮定が、スロット(0.5ミリ秒の継続時間)ごとに、
を推定することであり、yはRSシンボルの受信されたベクトルであり、XはUL RS
シンボルにおける既知の送信されたCAZACシーケンスのベクトルである、項目19
に記載のシステム。
(項目31)
システム性能に関する1つの仮定が、ユーザ機器が連続して送信している場合は、前の
スロット/サブフレームからSNR推定値を得ることである、項目19に記載のシステ
ム。
(項目32)
システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定性能がSNR推定誤差に対して強靭
であることをシミュレーションが示すので、断続的送信の場合は、チャネル推定値
を使用してSNR推定値を得ることである、項目19に記載のシステム。
(項目33)
システム性能に関する1つの仮定が、βの既知の値(QPSKのためには1、16−Q
AMのためには0.5294、64−QAMのためには0.3724)、SNR推定値、
およびR HH を使用することである、項目19に記載のシステム。
(項目34)
前記送信機が、線形補間、および基準信号の最小平均二乗誤差推定値を使用してデータ
・チャネル推定値を生成する、項目19に記載のシステム。
(項目35)
SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定される、項目19に記載のシス
テム。
(項目36)
前記受信機が、適応ステップ、最大ドップラー・スプレッドの推定値、および基準信号
チャネルを使用してデータ・チャネルを補間する、項目19に記載のシステム。
(項目37)
アップリンク受信機チャネルを推定する無線通信システムであって、送信機および受信
機を有し、前記アップリンク受信機チャネルが、前記アップリンク受信機のためのチャネ
ルを推定するために、
の低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)式を使用して計算される、システム。
(項目38)
前記受信機が、線形補間、および基準信号の最小平均二乗誤差推定値を使用してデータ
・チャネル推定値を生成する、項目37に記載のシステム。
(項目39)
SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定される、項目37に記載のシス
テム方法。
(項目40)
前記受信機が、適応ステップ、最大ドップラー・スプレッドの推定値、および基準信号
チャネルを使用してデータ・チャネルを補間する、項目37に記載のシステム。
・ RHH=E[HH*]は、周波数領域チャネル相関行列であり、Hは周波数領域チャネル応答であり、*は共役転置を表し、
・ Xは、既知のパイロットまたは既知の基準シンボル(RS)シーケンスを含むベクトルであり、
・
・
γt(l)=Jo(2πfmaxlTs) (5)
と書かれることが可能である。
Yn,k=Sn,kHn,k+In,k+Wn,k
Yn,k=Sn,kHn,k+Zn,k (7)
と書かれることが可能であり、
ここで、
Sn,kは送信されたRSシンボルであり、
Hn,kはチャネル周波数応答(CFR)の値であり、
In,kは、CCI、ACI、およびICIを含む有色雑音(干渉)であり、
Wn,kは白色ガウス雑音サンプルであり、
Zn,kは全雑音項である。
I、およびICIから成る。この論考のために、白色ガウス雑音はWk=N(0,σ0 2)
と、干渉項はIk=N(0,σk 2)とモデル化され、ここでσkは局所標準偏差である。
成分、
目的は、SNRを見つけるために使用されることが可能である
(i)RSチャネル推定値交差相関ベースの手法
(ii)RSチャネル推定値位相線形性ベースの手法
式(5)から、
γt(l)=J0(2πfmaxlTs)
が得られ、
ここで、
J0は、ゼロ次および第1種のベッセル関数であり、
fmaxは、UEの最大ドップラー・スプレッドであり、
Tsは、OFDMA/SCFDMA総シンボル継続時間(シンボルプラスCP継続時間)であり、
lは、シンボル指数である。
グラフ15において、スロット0およびスロット1におけるRS間の時間相関が最大ドップラー・スプレッドの関数としてプロットされている。
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(a)3km/時のUE移動度に関する
0.9989 0.9875
0.9995 0.9898
0.9999 0.9920
1.0000 0.9939
0.9999 0.9955
0.9995 0.9969
0.9989 0.9980
0.9980 0.9989
0.9969 0.9995
0.9955 0.9999
0.9939 1.0000
0.9920 0.9999
0.9898 0.9995
0.9875 0.998
(b)30km/時のUE移動度に関する
0.9955 0.9504
0.9980 0.9597
0.9995 0.9681
1.0000 0.9755
0.9995 0.9820
0.9980 0.9875
0.9955 0.9920
0.9920 0.9955
0.9875 0.9980
0.9820 0.9995
0.9755 1.0000
0.9681 0.9995
0.9597 0.9980
0.9504 0.9955
(c)60km/時のUE移動度に関する
0.9820 0.8088
0.9920 0.8436
0.9980 0.8754
1.0000 0.9039
0.9980 0.9289
0.9920 0.9504
0.9820 0.9681
0.9681 0.9820
0.9504 0.9920
0.9289 0.9980
0.9039 1.0000
0.8754 0.9980
0.8436 0.9920
0.8088 0.9820
(d)120km/時のUE移動度に関する
0.8436 −0.1383
0.9289 −0.0086
0.9820 0.1369
1.0000 0.2915
0.9820 0.4472
0.9289 0.5962
0.8436 0.7307
0.7307 0.8436
0.5962 0.9289
0.4472 0.9820
0.2915 1.0000
0.1369 0.9820
−0.0086 0.9289
−0.1383 0.8436
(e)360km/時のUE移動度に関する
ここで、
Xは、パイロットまたは基準シンボル(RS)値を含むベクトルであり、
Rpp行列、および
Claims (40)
- 前記低複雑性最小平均二乗誤差式における値(XX*)−1 が、その期待値E{(XX*)−1}で置き換えられる、請求項1に記載の方法。
- システム性能に関する1つの仮定が、信号コンステレーションが基準信号(RS)シンボルにおけるすべての副搬送波上で同じであり、すべてのコンステレーション・ポイント上で等しい確率を有し、E{(XX*)−1}=E{|1/Xk|2}Iであることであり、ここでIは単位行列である、請求項1に記載の方法。
- システム性能に関する1つの仮定が、平均SNR=E{|Xk|2}/σN 2、および値β=E{|Xk|2}/E{|1/Xk|2}、値σN 2(XX*)−1=(β/SNR)Iを定義することであり、ここでβは、信号コンステレーションのみに依存する定数である、請求項1に記載の方法。
- システム性能に関する1つの仮定が、下記、すなわちQPSKコンステレーションのためには、β=1、16QAMコンステレーションのためには、β=0.5294、64−QAM送信のためには、β=0.3724、のうちの1つを定義することである、請求項1に記載の方法。
- システム性能に関する1つの仮定が、RHH行列が副搬送波間隔、およびLTEアップリンク送信のためのチャネルのr.m.s遅延スプレッドのみに依存すると仮定することである、請求項1に記載の方法。
- システム性能に関する1つの仮定が、たとえシーケンス・ホッピングおよびグループ・ホッピングがイネーブルにされても、別のSNR推定値が受信されるまで、同じ行列がいくつかのサブフレームのために使用されることが可能であると仮定することである、請求項1に記載の方法。
- 前記低複雑性最小平均二乗誤差式における1つの置き換えられた値が、1つのLTEアップリンクRSパターンのチャネル自己相関の生成時の簡単さを利用することにより得られる、請求項1に記載の方法。
- システム性能に関する1つの仮定が、指数減衰電力遅延プロファイルを仮定することである、請求項1に記載の方法。
- 1つの置き換えられた値がLTEアップリンクRSパターンのためにRSパターン間の時間相関関数を1にセットし、このことはすべての基準シンボルが同じOFDMシンボルにあるという事実と相関関係がある、請求項1に記載の方法。
- システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定値の正確さがr.m.s遅延スプレッド値にあまり敏感でないことをシミュレーションが示すので、RHHの生成時の前記r.m.s遅延スプレッドのために2マイクロ秒の値を仮定することである、請求項1に記載の方法。
- システム性能に関する1つの仮定が、ユーザ機器が連続して送信している場合は、前のスロット/サブフレームからSNR推定値を得ることである、請求項1に記載の方法。
- システム性能に関する1つの仮定が、βの既知の値(QPSKのためには1、16−QAMのためには0.5294、64−QAMのためには0.3724)、SNR推定値、およびRHHを使用することである、請求項1に記載の方法。
- 線形補間、および基準信号の最小平均二乗誤差推定値を使用してデータ・チャネル推定値を生成するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定される、請求項1に記載の方法。
- 適応ステップ、最大ドップラー・スプレッドの推定値、および基準信号チャネルを使用してデータ・チャネルを補間するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記低複雑性最小平均二乗誤差式における値(XX*)−1 が、その期待値E{(XX*)−1}で置き換えられる、請求項19に記載のシステム。
- システム性能に関する1つの仮定が、信号コンステレーションが基準信号(RS)シンボルにおけるすべての副搬送波上で同じであり、すべてのコンステレーション・ポイント上で等しい確率を有し、E{(XX*)−1}=E{|1/Xk|2}Iであることであり、ここでIは単位行列である、請求項19に記載のシステム。
- システム性能に関する1つの仮定が、平均SNR=E{|Xk|2}/σN 2および値β=E{|Xk|2}/E{|Xk|2}、値σN 2(XX*)−1=(β/SNR)Iを定義することであり、ここでβは、信号コンステレーションのみに依存する定数である、請求項19に記載のシステム。
- システム性能に関する1つの仮定が、下記、すなわちQPSKコンステレーションのためにはβ=1、16QAMコンステレーションのためにはβ=0.5294、および64−QAM送信のためにはβ=0.3724のうちの1つを定義することである、請求項19に記載のシステム。
- システム性能に関する1つの仮定が、RHH行列が副搬送波間隔、およびLTEアップリンク送信のためのチャネルのr.m.s遅延スプレッドのみに依存すると仮定することである、請求項19に記載のシステム。
- システム性能に関する1つの仮定が、たとえシーケンス・ホッピングおよびグループ・ホッピングがイネーブルにされても、別のSNR推定値が受信されるまで、同じ行列がいくつかのサブフレームのために使用されることが可能であると仮定することである、請求項19に記載のシステム。
- 前記低複雑性最小平均二乗誤差式における1つの置き換えられた値が、LTEアップリンクRSパターンのチャネル自己相関の生成時の簡単さを利用することにより得られる、請求項19に記載のシステム。
- システム性能に関する1つの仮定が、指数減衰電力遅延プロファイルを仮定することである、請求項19に記載のシステム。
- 1つの置き換えられた値がLTEアップリンクRSパターンのためにRSパターン間の時間相関関数を1にセットし、このことはすべての基準シンボルが同じOFDMシンボルにあるという事実と相関関係がある、請求項19に記載のシステム。
- システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定値の正確さがr.m.s遅延スプレッド値にあまり敏感でないことをシミュレーションが示すので、RHHの生成時の前記r.m.s遅延スプレッドのために2マイクロ秒の値を仮定することである、請求項19に記載のシステム。
- システム性能に関する1つの仮定が、ユーザ機器が連続して送信している場合は、前のスロット/サブフレームからSNR推定値を得ることである、請求項19に記載のシステム。
- システム性能に関する1つの仮定が、βの既知の値(QPSKのためには1、16−QAMのためには0.5294、64−QAMのためには0.3724)、SNR推定値、およびRHHを使用することである、請求項19に記載のシステム。
- 前記送信機が、線形補間、および基準信号の最小平均二乗誤差推定値を使用してデータ・チャネル推定値を生成する、請求項19に記載のシステム。
- SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定される、請求項19に記載のシステム。
- 前記アップリンク受信機が、適応ステップ、最大ドップラー・スプレッドの推定値、および基準信号チャネルを使用してデータ・チャネルを補間する、請求項19に記載のシステム。
- 前記受信機が、線形補間、および基準信号の最小平均二乗誤差推定値を使用してデータ・チャネル推定値を生成する、請求項37に記載のシステム。
- SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定される、請求項37に記載のシステム方法。
- 前記受信機が、適応ステップ、最大ドップラー・スプレッドの推定値、および基準信号チャネルを使用してデータ・チャネルを補間する、請求項37に記載のシステム。
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